Низкоуглеродистая автоматная сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной низкоуглеродистой стали, используемой для изготовления деталей машиностроения. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,09-0,14, марганец 1,20-1,43, кремний не более 0,05, свинец 0,15-0,30, алюминий не более 0,007, сера 0,20-0,35, хром не более 0,25, никель не более 0,20, кальций не более 0,001, железо остальное. Отношение содержания углерода к максимальному значению содержания алюминия составляет не более 20, отношение содержания кремния к содержанию алюминия составляет не более 10, а отношение содержания марганца к содержанию серы составляет не менее 4. Обеспечивается высокая обрабатываемость резанием и отсутствие дефектов проката в виде трещин напряжения. 4 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, может быть использовано для производства конструкционных марок стали с высокой обрабатываемостью резанием, применяемых для изготовления деталей в машиностроении.

Известна сталь АС14 по ГОСТ 1414, содержащая (с учетом допускаемых отклонений), мас. %: углерод 0,10-0,17 (0,09-0,18); кремний не более 0,12 (0,14); марганец 1,00-1,30 (0,97-1,33), хром не более 0,25 (не более 0,27), никель не более 0,25 (не более 0,29), сера 0,15-0,30 (0,14-0,32), фосфор не более 0,10 (не более 0,11), свинец 0,15-0,30 (0,15-0,33), медь не более 0,25.

Недостатком данной стали является отсутствие стабильности по обрабатываемости. При механической обработке отдельных партий металлопроката, удовлетворяющих требованиям нормативной документации по химическому составу, отмечают ухудшение качества обработки и снижение стойкости металлорежущего инструмента. Обрабатываемость стали, при прочих равных условиях, определяется морфологией сульфидных включений. Низкая обрабатываемость резанием обусловлена наличием сульфидов (пленочной) морфологии. Для получения благоприятных для механической обработки глобулярных сульфидов должно быть выдержано условие слабой раскисленности металла, уровень которой определяется содержанием в стали, таких элементов как кремний, алюминий и т.п. Морфология сульфидных включений в рамках химического состава стали AC14 по ГОСТ 1414 является неуправляемым фактором. Периодически при переработке проката этой стали отмечается повышенный уровень отбраковки готовых деталей по дефектам металла в виде трещин напряжения. Установлена связь повышенной дефектности автоматной стали с высоким содержанием в металле кальция, кремния, объясняемого использование при выплавки стали в качестве раскислителя силикокальция. Очагом зарождения трещин, как правило, являются полости, насыщенные указанными элементами, входящими в состав труднодеформируемых конгломератов на основе алюминатов кальция и алюмосиликатных включений.

Известна сталь АС13Г2 по патенту RU №2080411, выбранная в качестве прототипа, содержащая, мас. %: углерод 0,06-0,15; марганец 1,31-1,60, сера 0,15-0,30, свинец 0,15-0,30. Данная сталь характеризуется как обладающая повышенной пластичностью, что снижает брак в виде трещин. К недостаткам данной марки можно отнести повышенный расход легирующих элементов при ее производстве. Данной марке также присущи недостатки аналога - при производстве стали в указанном диапазоне химического состава возможны значительные перепады как по обрабатываемости, так и по качеству проката.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышения качества низкоуглеродистой автоматной стали с обеспечением стабильно высокого уровня обрабатываемости резанием и отсутствием дефектов проката в виде трещин напряжения за счет гарантированного обеспечением в структуре проката сульфидов бочкообразной (глобулярной) формы.

Поставленная задача достигается за счет того, что предлагается автоматная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, серу, свинец, а также кремний в качестве примеси, отличающаяся тем, что для обеспечения требуемой морфологии неметаллических включений, повышения обрабатываемости и снижения дефектности, дополнительно содержит никель, алюминий, кальций и при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,09-0,14; марганец 1,20-1,43; кремний не более 0,05; свинец 0,15-0,30; алюминий не более 0,007; сера 0,20-0,35; хром не более 0,25; никель не более 0,20; кальций не более 0,001; железо остальное, при этом соотношение углерода к максимальному значению алюминия должно быть не более 20, отношение кремния к алюминию - не более 10. соотношение марганца к сере - не менее 4.

Снижение содержания углерода позволяет повысить пластичность металла для исключения дефектов прокатки и калибровки.

Повышение содержания марганца с учетом увеличения уровня содержания серы для повышения обрабатываемости обеспечивает требуемое соотношение содержания марганца и серы (не менее 4 к 1) для обеспечения условий образования в металле сульфидов марганца и снижения красноломкости металла.

Ограничение по верхнему пределу содержания кремния, алюминия, кальция обеспечивает требуемые условия раскисления стали за счет ограничения использования алюминия и силикокальция, что создает условия для образования глобулярных сульфидов и отсутствия включений на основе алюминатов кальция и алюмосиликатных включений, провоцирующих возникновение трещин напряжения в прокате.

Экспериментальное опробование предложенного химического состава низкоуглеродистой автоматной стали проведено при производстве проката стали АС14 на ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова» и переработке на ОАО «АВТОВАЗ». Сравнивали характеристики проката трех вариантов:

1) сталь АС14 по ГОСТ 1414 без ограничения содержания алюминия, кремния;

2) сталь АС14 по ТУ 14-1-1256-2012 с ограничением содержания алюминия не более 0,01%;

3) сталь АС14 с предложенным химическим составом с ограничением содержания кремния не более 0,05%, алюминия - не более 0,007%.

Наблюдение за промышленными плавками подтвердило, что при производстве стали предлагаемого химического состава обеспечивается: а) бочкообразная морфология сульфидных включений, б) высокая обрабатываемость резанием, в) отсутствие трещин прутков. Бочкообразная морфология сульфидных включений приведена на графических материалах, что показано на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, где на фиг. 1 (увеличение x 500) - сульфиды в стали АС14 по ГОСТ 1414 (содержание кремния - 0,10%, алюминия - 0,12%, серы - 0,15%), на фиг. 2 (увеличение x 500) - сульфиды в стали АС14 по ТУ 14-1-1256-2012 (содержание кремния - 0,10%, алюминия - 0,01%, серы - 0,20%), на фиг. 3 (увеличение x 500) - сульфиды в стали АС14 предлагаемого состава (содержание кремния - 0,05%, алюминия - 0,004%, серы - 0,21%). Высокая обрабатываемость резанием, подтвержденная на ОАО «АВТОВАЗ» как в лабораторных (на фиг. 4 приведена зависимость износа резца из стали Р6М5 от времени обработки при продольном точении на скорости резания 15 м/мин сравниваемых вариантов стали; вариант 1 - плавка 8465, вариант 2 - плавка 5180, вариант 3 - плавка 1982), так и производственных условиях; в таблице 1 показан сравнительный расход режущего инструмента при обработке детали 2110-1601186 «втулка муфты подшипника выключения сцепления», стали АС14 сравниваемых вариантов;

Отсутствие трещин прутков приведено в данных таблицы 2 и таблицы 3, где в таблице 2 приведено сравнение выхода годного металла на ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова», а в таблице 3 показан уровень отбраковки стали АС14 на ОАО «АВТОВАЗ».

Низкоуглеродистая автоматная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, серу, свинец, кремний и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель, алюминий и кальций при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,09-0,14, марганец 1,20-1,43, кремний не более 0,05, свинец 0,15-0,30, алюминий не более 0,007, сера 0,20-0,35, хром не более 0,25, никель не более 0,20, кальций не более 0,001, железо остальное, при этом отношение содержания углерода к максимальному значению содержания алюминия составляет не более 20, отношение содержания кремния к содержанию алюминия составляет не более 10, а отношение содержания марганца к содержанию серы составляет не менее 4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к кованой стали, используемой в автомобилестроении. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: С: от 0,30 до 0,45, Si: от 0,05 до 0,35, Mn: от 0,50 до 0,90, Р: от 0,030 до 0,070, S: от 0,040 до 0,070, Cr: от 0,01 до 0,50, Al: от 0,001 до 0,050, V: от 0,25 до 0,35, Са: от 0 до 0,0100, N: 0,0150 или менее, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому в качестве материала сердечника высокочастотных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к окалиностойкой стали, используемой для изготовления закаленных деталей. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: С 0,04-0,50, Μn 0,5-6,0, Al 0,5-3,0, Si 0,05-3,0, Cr 0,05-3,0, Ni менее 3,0, Cu менее 3,0, Ti 0,010-0,050, В 0,0015-0,0040, Ρ менее 0,10, S от более 0,01 до 0,05, N менее 0,020, остальное железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению текстурированного листа из электротехнической стали, используемого при изготовлении сердечников трансформаторов, генераторов и т.п.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению полуфабриката листа нетекстурированной электротехнической стали, используемого в электрических инструментах.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения потерь в железе и обеспечения небольших колебаний значения потерь в железе способ включает горячую прокатку стального сляба, содержащего, мас.%: С 0,002-0,10, Si 2,0-8,0 и Mn 0,005-1,0, для получения горячекатаного листа, при необходимости отжиг в зоне горячих состояний горячекатаного стального листа, однократную, или двукратную, или многократную холодную прокатку с промежуточным отжигом между ними для получения холоднокатаного листа конечной толщины, отжиг первичной рекристаллизации в сочетании с обезуглероживающим отжигом холоднокатаного листа, нанесение отжигового сепаратора на поверхность стального листа и окончательный отжиг, причем быстрый нагрев выполняют со скоростью не менее 50°С/с в интервале 100-700°С в процессе нагрева отжига первичной рекристаллизации, стальной лист выдерживают при любой температуре 250-600°С в течение 0,5-10 с 2-6 раз.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению листа из текстурированной электротехнической стали, используемого для получения сердечников трансформаторов и электрогенераторов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционной коррозионностойкой и хладостойкой аустенитной высокопрочной стали, используемой в машиностроении, в частности, для изготовления высокопрочных конструкций, работающих в условиях пониженных климатических температур, в том числе – в морской воде в климатических условиях Арктики и Антарктики.

Изобретение относится к производству текстурированного листа из электротехнической стали. Для повышения магнитных свойств стали осуществляют необязательно отжиг, горячую прокатку стального сляба, содержащего, в мас.% или ч./млн.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения потерь и отклонений значений потерь в электротехнической текстурированной стали способ изготовления листа включает горячую прокатку сляба из стали, содержащей, мас.%: С: 0,002-0,10, Si 2,0-8,0 и Mn 0,005-1,0 для получения горячекатаного листа, при необходимости отжиг в зоне горячих состояний, однократную, двукратную или многократную холодную прокатку горячекатаного стального листа с промежуточным отжигом между ними с получением листа конечной толщины, обезуглероживающий отжиг холоднокатаного листа в сочетании с отжигом первичной рекристаллизации, нанесение отжигового сепаратора на поверхность стального листа и окончательный отжиг, причем в процессе нагрева под обезуглероживающий отжиг проводят быстрый нагрев со скоростью не менее 50°C/с в диапазоне 200-700°C с выдержкой при температуре 250-600°C в течение 1-10 с.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа. Сплав содержит, мас.%: углерод 2,0-3,5; марганец 20,0-24,0; кальций 0,0001-0,0003; теллур 0,001-0,003; бор 0,2-0,3; медь 2,4-2,8; железо - остальное. Повышается износостойкость сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной толстолистовой стали, пригодной для получения штампованного изделия. Сталь содержит, в мас.%: С: от 0,15 до 0,5, Si: от 0,2 до 3, Mn: от 0,5 до 3, Р: 0,05 или менее (за исключением 0), S: 0,05 или менее (за исключением 0), Al: от 0,01 до 1, В: от 0,0002 до 0,01, N: от 0,001 до 0,01, Ti: в количестве, равном или большем чем 3,4[N]+0,01, и равном или меньшем чем 3,4[N]+0,1, где [N] обозначает содержание (мас.%) N, остальное - железо и неизбежные примеси. Средний диаметр эквивалентной окружности Ti-содержащих включений, имеющих диаметр эквивалентной окружности 30 нм или менее, среди Ti-содержащих включений, содержащихся в стальном листе, составляет 6 нм или менее. Количество Ti во включениях и общее количество Ti в стали удовлетворяет соотношению: (количество Ti во включениях (мас.%) - 3,4[N]) < 0,5×[(общее количество Ti (мас.%))-3,4[N]], где [N] обозначает содержание (мас.%) N в стали. Доля площади феррита в металлографической микроструктуре составляет 30% или более. Изготавливаемые изделия имеют превосходные характеристики сопротивления размягчению в зоне термического влияния (HAZ) и требуемое соотношение между высокой прочностью и эластичностью. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 16 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной толстолистовой стали, предназначенной для получения штампованных изделий. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,15 до 0,5, Si: от 0,2 до 3, Mn: от 0,5 до 3, Р: 0,05 или менее (за исключением 0), S: 0,05 или менее (за исключением 0), Al: от 0,01 до 1, В: от 0,0002 до 0,01, N: от 0,001 до 0,01%, Ti: в количестве, равном или большем чем 3,4[N]+0,01% и равном или меньшем чем 3,4[N]+0,1%, где [N] обозначает содержание (мас.%) N, остальное железо и неизбежные примеси. Средний диаметр эквивалентной окружности Ti-содержащих включений, имеющих диаметр эквивалентной окружности 30 нм или менее, среди Ti-содержащих включений, содержащихся в стальном листе, составляет 3 нм или более. Количество Ti во включениях и общее количество Ti в стали удовлетворяет соотношению: (количество Ti во включениях (мас.%)-3,4[N])≥0,5×[(общее количество Ti(мас.%))-3,4[N]], где [N] обозначает содержание (мас.%) N в стали. Доля площади феррита в металлографической микроструктуре составляет 30% или более. Обеспечивается требуемый баланс между высокой прочностью и эластичностью. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 16 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сталям для основного оборудования атомных энергетических установок. Теплостойкая радиационно-стойкая сталь содержит, мас. %: углерод 0,10-0,20; кремний 0,02-0,12; марганец 0,02-0,12; хром 1,70-2,10; никель 3,2-5,00; молибден 0,35-0,70; ванадий 0,010-0,15; медь 0,005-0,03; кобальт 0,001-0,03; сера 0,0005- 0,03; фосфор 0,0005-0,003; мышьяк 0,001-0,004; сурьма 0,001-0,004; олово 0,001-0,004; водород 0,00001-0,0001; алюминий 0,015-0,035; висмут 0,001-0,004; свинец 0,001-0,003; азот 0,0001-0,008; кислород 0,0001-0,0030; ниобий 0,005-0,08; цирконий 0,005-0,04, по меньшей мере один редкоземельный металл, выбранный из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим 0,005-0,12; железо остальное. Сталь характеризуется высокими значениями предела текучести и предела прочности при температуре эксплуатации до 400°C. Обеспечиваются низкие значения критической температуры хрупкости, высокая стойкость к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтроном облучении. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойким радиационно-стойким сталям, используемым для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,10-0,20, кремний 0,02-0,40, марганец 0,02-0,6, хром 2,0-2,5, никель 1,25-2,0, молибден 0,35-0,7, ванадий 0,10-0,15, медь 0,005-0,03, кобальт 0,001-0,03, сера 0,0005-0,003, фосфор 0,0005-0,004, мышьяк 0,001-0,004, сурьма 0,001-0,004, олово 0,001-0,004, водород 0,00001-0,00012, алюминий 0,015-0,035, азот 0,0001-0,008, кислород 0,0001-0,0030, висмут 0,001-0,004, свинец 0,001-0,004, железо - остальное. Повышаются служебные и технологические характеристики стали, а именно предел текучести и предел прочности при температуре эксплуатации до 400°C, обеспечиваются гарантированно низкие значения критической температуры хрупкости, повышается стойкость к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтронном облучении. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к коррозионно-стойким сталям. Может использоваться для изготовления оборудования, эксплуатируемого в условиях агрессивных сред. Коррозионно-стойкая сталь содержит, мас.%: углерод 0,08-0,12; кремний 0,15-0,25; марганец 0,3-0,5; хром 27,0-29,0; молибден 0,7-1,0; иттрий 0,03-0,05; сурьма 0,001-0,0012; селен 0,0001-0,00012; цирконий 0,06-0,08; галлий 0,00012-0,00014; бор 0,06-0,08; железо - остальное. Сталь обладает высокой коррозионной стойкостью. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа. Сплав содержит, мас.%: углерод 3,2-3,5, марганец 20,0-24,0, титан 0,05-0,1, цирконий 0,1-0,15, селен 0,002-0,003, бор 0,6-0,75, рений 0,75-1,25, железо - остальное. Обеспечивается повышение износостойкости сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа. Может использоваться для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа. Износостойкий сплав на основе железа содержит, мас.%: углерод 3,3-3,9; марганец 20,0-24,0; титан 0,15-0,25; селен 0,002-0,003; бор 0,25-0,35; алюминий 0,1-0,15; кобальт 0,2-0,4; железо - остальное. Сплав обладает высокой износостойкостью. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа. Может использоваться для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа. Износостойкий сплав на основе железа содержит, мас.%: углерод 3,0-3,5; марганец 20,0-24,0; теллур 0,001-0,002; кобальт 0,3-0,4; бор 0,25-0,35; самарий 0,05-0,1; железо - остальное. Сплав обладает высокой износостойкостью. 1 пр.
Изобретение относится к сталям для изготовления конструкций оборудования хранения, транспортировки и переработки сжиженных углеводородов и изделий, работающих при криогенных температурах -120°С - -196°С. Сталь содержит 0,03-0,07 мас. % углерода, 0,02-0,20 мас. % кремния, 0,02-0,30 мас. % марганца, 4,8-7,2 мас. % никеля, 0,20-0,40 мас. % молибдена, 0,0005-0,60 мас. % меди, 0,0005-0,02 мас. % ванадия, 0,0005-0,06 мас. % ниобия, 0,0002-0,012 мас. % азота, 0,015-0,035 мас. % алюминия, 0,0005-0,006 мас. % серы, 0,0005-0,010 мас. % фосфора, 0,01-0,80 мас. % хрома, 0,0002-0,002 мас. % кислорода, 0,00001-0,0002 мас. % водорода, 0,0005-0,004 мас. % мышьяка, 0,0005-0,004 мас. % олова, 0,0005-0,004 мас. % сурьмы, 0,0005-0,004 мас. % висмута, железо - остальное. Сталь хладостойкая с бейнитно-мартенситной структурой имеет хорошую свариваемость и повышенные вязкопластические характеристики. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной низкоуглеродистой стали, используемой для изготовления деталей машиностроения. Сталь содержит, мас.: углерод 0,09-0,14, марганец 1,20-1,43, кремний не более 0,05, свинец 0,15-0,30, алюминий не более 0,007, сера 0,20-0,35, хром не более 0,25, никель не более 0,20, кальций не более 0,001, железо остальное. Отношение содержания углерода к максимальному значению содержания алюминия составляет не более 20, отношение содержания кремния к содержанию алюминия составляет не более 10, а отношение содержания марганца к содержанию серы составляет не менее 4. Обеспечивается высокая обрабатываемость резанием и отсутствие дефектов проката в виде трещин напряжения. 4 ил., 3 табл.

Наверх